Dynamische Belastung
E - 5 Numerische Untersuchung zur Variation der Dichte und Festigkeit einer Dämpfungsschicht und des Einflusses auf die Energieabsorption und Kraftreduktion
Im Fallturm der TU Dresden wurden Versuche mit unterschiedlichen Stahlbetonbauteilen durchgeführt. Dabei traf ein Stahlimpaktor mit Geschwindigkeiten bis zu 200 km/h auf ein Stahlbetonbauteil mit und ohne Verstärkung auf der Oberseite, das heißt der impaktzugewandten Seite. Diese Verstärkungsschichten bestehen aus einer Deckschicht, die die Last verteilen soll, und einer darunterliegenden Dämpfungsschicht, die einen Großteil der Energie des Aufpralls absorbieren soll und somit das darunterliegende Bauteil schützen soll. Die Materialeigenschaften der energieabsorbierenden Schicht sind das Untersuchungsziel dieser Arbeit. Es sollen sowohl die Dichte als auch die Festigkeit dieser Schicht variiert werden, um das Material mit den optimalen Materialeigenschaften zu finden. Das Optimierungsziel ist eine möglichst hohe Energieabsorption bei gleichzeitiger geringer Impaktkraft.
Die Untersuchungen sollen im expliziten Finite-Elemente-Programm LS-Dyna durchgeführt werden. Es werden Modelle des Altstahlbetonbauteils und des Impaktors zur Verfügung gestellt. Weiterhin wird ein Materialmodell für die Deckschicht zur Verfügung stehen. Das Ziel der Arbeit ist die Kalibrierung des Materialmodells der Dämpfungsschicht anhand der zur Verfügung stehenden Versuche und die anschließende Variation der Materialeigenschaften.
Details zur Aufgabenstellung werden während der Bearbeitungszeit präzisiert.
Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Lena Leicht
Telefon: 0351 463-33311
E-Mail:
E - 4 Ermittlung der Normalkraft in Brückenhängern unter verschiedenen Randbedingungen mittels Schwingungsmessung
Die tatsächlichen Normalkräfte in Hängern von Stabbogenbrücken oder Schrägkabelbrücken weichen häufig von den in der Bemessung getroffenen Annahmen ab, da während ihres Einbaus der planmäßige Vorspannungszustand nur schwierig erreicht werden kann. Die Hängernormalkraft beeinflusst jedoch sowohl das Tragverhalten des Hängers selbst, als auch die Biegebeanspruchung des Brückenträgers. Deshalb ist die Messung der tatsächlichen Hängerkraft eine wichtige Aufgabe in der Realisierung bzw. Beurteilung von Bauwerken.
Eine einfache und gebräuchliche Methode ist, die Kräfte über deren Zusammenhang mit den Eigenfrequenzen des Hängers zu ermitteln. Je nach Hängerarten (Litze oder Flachstahlhänger) werden verschiedene Theorien zur Beschreibung des Ausschwingverhaltens verwendet. Bei diesen Theorien sind bekannte Randbedingungen wie die freie Schwingungslänge, die Verankerung vorausgesetzt, was aber in der Realität abhängig von der Hängerbauart nicht erfüllt ist.
Im Rahmen der Projektarbeit soll unter verschiedenen Randbedingungen (Hängerart, gelenkige/ starre Verankerung) der Zusammenhang zwischen der Normalkraft und den Eigenfrequenzen des Hängers experimentell mittels Laservibrometer untersucht werden. Durch die Untersuchung soll festgestellt werden, wie viel sich die unter verschiedenen Randbedingungen ermittelten Normalkräfte unterscheiden und inwiefern die Bestimmung der Hängernormalkraft mit unbekannten Randbedingungen möglich ist. Für die Datenverarbeitung sind Kenntnisse über Programmierung (Python oder Matlab) von Vorteil.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Ronghua Xu
Telefon: 0351-463-33776
E-Mail:
E - 3 Numerische Untersuchung zum Einfluss der Impaktorform auf die Wellenform im „Split-Hopkinson-Bar“-Experiment
Der Split-Hopkinson-Bar ist eine Versuchseinrichtung zur dynamischen Materialuntersuchung. Ein Projektil (Impaktor) wird über eine Gasdruckkanone beschleunigt und generiert eine Belastungswelle welche über einen langen Stab in den Probekörper eingetragen wird. Dabei bestimmen das Material und die Geometrie des Impaktors die Form und Länge der erzeugten Belastungswelle.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen verschiedene Impaktorformen numerisch untersucht werden. Anhand von Parameterstudien sollen Zusammenhänge zwischen Impakorform und Wellenform abgeleitet werden. Empfohlen wird die FEM-Software ANSYS. Aussichtsreiche Impaktorgeometrien können gefertigt und im Experiment getestet werden.
Details zur Aufgabenstellung werden während der Bearbeitungszeit präzisiert.
Ansprechpartnerin:
Dr.-Ing. Birgit Beckmann
Telefon: 0351 463-38687
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E - 1 Platten unter Impact
Die Bemessung für Bauwerke erfolgt in der Regel durch das Aufstellen einer Statik. Wie der Name sagt, treten dabei primär statische Lasten auf. In besonderen Fällen können Lasten aber auch dynamisch auf Bauwerke einwirken. Die Vorhersage der Tragfähigkeit, Schwingantwort, sowie der ggf. auftretenden Schädigung sind dabei deutlich aufwändiger als im statischen Fall. Der Aufprall einer Fallmasse auf Platten aus Stahlbeton und die Ableitung eines Bemessungsmodells stehen aktuell im Mittelpunkt eines Forschungsprojektes am Institut für Massivbau. Ziel Ihrer daran anknüpfenden Diplomarbeit ist es, aktuell bereits existierende Modelle zu recherchieren, einem Vergleich zu unterziehen und gegebenenfalls an aktuellen Versuchsergebnissen zu verifizieren. Die Aufgabenstellung wird in Abhängigkeit von den aktuellen Versuchsreihen und den Interessen der Studenten konkretisiert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Nicholas Unger
Telefon: +49 351 463-32005
E-Mail: